本發(fā)明屬于納米酶材料制備和比色檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種mof限域的金屬氧化物納米酶及其制備方法和在抗壞血酸檢測(cè)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、抗壞血酸（aa），也稱為維生素c，是一種常見(jiàn)的水溶性有機(jī)化合物，其作為一種必需的微量營(yíng)養(yǎng)素，在人類和動(dòng)物的代謝過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。它經(jīng)常被用作抗氧化劑添加到食品、飲料和藥物制劑中。aa的缺乏會(huì)導(dǎo)致壞血病，過(guò)量攝入aa會(huì)導(dǎo)致胃抽搐、尿路結(jié)石和腹瀉。因此，快速、靈敏和選擇性地檢測(cè)aa水平在醫(yī)學(xué)測(cè)定和診斷中具有重要意義。目前，熒光、比色、電化學(xué)、電化學(xué)發(fā)光和化學(xué)發(fā)光等分析技術(shù)已被開(kāi)發(fā)用來(lái)高效檢測(cè)aa。其中，化學(xué)發(fā)光（cl）無(wú)需激發(fā)源和相應(yīng)的光譜系統(tǒng)，具有儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，響應(yīng)快、成本低，背景信號(hào)低，線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了檢測(cè)靈敏度。開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單、高效的cl傳感器對(duì)定量檢測(cè)aa至關(guān)重要。

2、天然酶可在溫和的條件下特異、高效地催化各種生化反應(yīng)，尤其是過(guò)氧化物酶能催化h2o2介導(dǎo)的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，被廣泛用于制造各檢測(cè)aa的傳感體系。但天然酶固有的熱不穩(wěn)定性、成本較高、天然來(lái)源有限等嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。鑒于上述原因，近年來(lái)研究人員致力于開(kāi)發(fā)各種納米材料作為人工模擬酶，其具有成本低、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)可調(diào)、合成路線成熟等優(yōu)點(diǎn)。然而大多數(shù)納米酶類酶活性較低，穩(wěn)定性相對(duì)較差，在生物分析應(yīng)用中存在諸多困難。減小納米酶的尺寸是提高催化性能的有效途徑之一，但會(huì)增加其表面自由能，加劇納米酶聚集，導(dǎo)致催化能力喪失。金屬有機(jī)框架是一類由金屬離子與有機(jī)配體通過(guò)配位鍵自組裝形成的多孔晶體材料，其可調(diào)節(jié)性使其內(nèi)部可以形成不同大小的空腔結(jié)構(gòu)。通過(guò)將納米催化劑限域到這些空腔內(nèi)，對(duì)催化體系的物理和化學(xué)狀態(tài)產(chǎn)生強(qiáng)烈的限制作用，得以實(shí)現(xiàn)對(duì)催化性能的精細(xì)調(diào)控，從而提高反應(yīng)的選擇性和效率。因此，我們利用mof的限域效應(yīng)控制納米酶的原位生成使其尺寸得到很好的控制，進(jìn)而使其具有更好的穩(wěn)定性和高效的類酶活性。

3、基于此，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種mof限域znirox團(tuán)簇復(fù)合物（znirox/znirmofs）作為高效的類氧化酶和類過(guò)氧化物酶。經(jīng)過(guò)球差校正透射電子顯微鏡表征，znirox團(tuán)簇具有較小的尺寸，均一生長(zhǎng)于znirmofs表面，zn原子摻雜于irox晶格中。由于zn的存在，mof相結(jié)晶度增加，更好地分散了znirox團(tuán)簇，并且金屬原子的電子結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化和調(diào)整。znirox/znirmofs展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，促進(jìn)化學(xué)發(fā)光底物luminol與h2o2的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，利用aa對(duì)化學(xué)發(fā)光的淬滅作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)aa的高靈敏和特異性檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中小尺寸納米酶易聚集導(dǎo)致的酶活性不足問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種mof限域的金屬氧化物納米酶及其制備方法和在抗壞血酸檢測(cè)中的應(yīng)用。所述mof限域的金屬氧化物納米酶為mof/金屬氧化物團(tuán)簇復(fù)合物，具有高效類氧化酶和類過(guò)氧化物酶多酶活性。以znirox/znirmofs為催化劑制備的化學(xué)發(fā)光傳感器可以對(duì)食品中抗壞血酸濃度進(jìn)行高靈敏和特異性檢測(cè)。

2、本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種mof限域的金屬氧化物納米酶，所述mof限域的金屬氧化物納米酶是znirox團(tuán)簇和znirmofs形成的復(fù)合物，命名為znirox/znirmofs，所述znirox/znirmofs納米酶呈現(xiàn)納米片形貌，所述znirox團(tuán)簇均一生長(zhǎng)于znirmofs表面，所述znirox/znirmofs納米酶中均勻分布有c、o、zn和ir四種元素。

4、進(jìn)一步的，所述znirox/znirmofs納米酶具有類氧化酶和類過(guò)氧化物酶多酶催化活性；所述基于znirox/znirmofs納米酶的化學(xué)發(fā)光檢測(cè)平臺(tái)的表現(xiàn)最佳傳感性能的條件為：反應(yīng)溫度為45℃，ph為11.0，luminol濃度為75μm，所述znirox/znirmofs的濃度為1.5μg/ml。

5、本發(fā)明還提供了所述mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，包括如下步驟：

6、s1、將醋酸鋅（znac2）和三氯化銥水合物（ircl3·3h2o）溶解于水中，形成zn2+/ir3+水溶液；

7、s2、將2,6-萘二甲酸分散在乙醇中，超聲20分鐘形成均勻分散液，加入到步驟s1得到的zn2+/ir3+水溶液中；

8、s3、將步驟s2得到的混合物溶液轉(zhuǎn)移到20ml玻璃反應(yīng)瓶中，進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)。

9、s4、將步驟s3反應(yīng)后的溶液用n’n-二甲基甲酰胺（dmf）和乙醇徹底洗滌三次，并在60℃下真空干燥，得到產(chǎn)物。

10、進(jìn)一步的，所述醋酸鋅（znac2）和三氯化銥水合物（ircl3·3h2o）的質(zhì)量比為16:10。

11、進(jìn)一步的，所述三氯化銥水合物和2,6-萘二甲酸的質(zhì)量為1:1。

12、進(jìn)一步的，所述水和乙醇的體積比為1:1。

13、進(jìn)一步的，所述步驟s3的溶劑熱的反應(yīng)條件為80℃下反應(yīng)20小時(shí)。

14、本發(fā)明還提供了利用所述mof限域的金屬氧化物納米酶構(gòu)建的化學(xué)發(fā)光傳感平臺(tái)在抗壞血酸檢測(cè)中的應(yīng)用。

15、本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

16、（1）本發(fā)明將2,6-萘二羧酸與zn2+和ir3+的混合鹽溶液反應(yīng)，利用羧基有機(jī)配體和金屬離子間的強(qiáng)配位作用在形成znirmofs的過(guò)程控制znirox團(tuán)簇的尺寸，形成mof限域znirox團(tuán)簇復(fù)合物（znirox/znirmofs）。

17、（2）本發(fā)明在乙醇相中成功合成了一種具有高效類氧化酶和類過(guò)氧化物酶多酶活性的znirox/znirmofs，合成方法簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、條件相對(duì)溫和、產(chǎn)率高。

18、（3）本發(fā)明在合成過(guò)程中通過(guò)mof對(duì)irox的限域作用，得以實(shí)現(xiàn)對(duì)催化性能的精細(xì)調(diào)控，彌補(bǔ)了當(dāng)前小尺寸納米酶易聚集導(dǎo)致的酶活性不足問(wèn)題。

19、（4）本發(fā)明所提供的化學(xué)發(fā)光傳感檢測(cè)平臺(tái)可以通過(guò)催化h2o2氧化luminol的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗壞血酸的高靈敏和特異性檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，快速。

20、（5）本發(fā)明為mof限域的高性能納米酶合成以及構(gòu)建納米酶?jìng)鞲衅饔糜诳焖?、?jiǎn)單檢測(cè)抗壞血酸等生物分子提供新的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)一步促進(jìn)了mof對(duì)納米酶性能調(diào)控的研究，豐富了納米酶的種類及其在化學(xué)發(fā)光傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種mof限域的金屬氧化物納米酶，其特征在于：所述mof限域的金屬氧化物納米酶是znirox團(tuán)簇和znirmofs形成的復(fù)合物，命名為znirox/znirmofs，所述znirox/znirmofs納米酶呈現(xiàn)納米片形貌，所述znirox團(tuán)簇均一生長(zhǎng)于znirmofs表面，所述znirox/znirmofs納米酶中均勻分布有c、o、zn和ir四種元素。

2.一種如權(quán)利要求1所述的mof限域的金屬氧化物納米酶，其特征在于：所述znirox/znirmofs納米酶具有類氧化酶和類過(guò)氧化物酶多酶催化活性；基于znirox/znirmofs納米酶的化學(xué)發(fā)光檢測(cè)平臺(tái)表現(xiàn)最高的傳感性能的條件為：反應(yīng)溫度為45℃，ph為11.0，luminol濃度為75μm，所述znirox/znirmofs的濃度為1.5μg/ml。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，其特征在于：所述醋酸鋅和三氯化銥水合物的質(zhì)量比為16：（12-3）。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，其特征在于：所述三氯化銥水合物和2,6-萘二甲酸的質(zhì)量為1:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，其特征在于：所述水和乙醇的體積比為1:1。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mof限域的金屬氧化物納米酶的制備方法，其特征在于：所述步驟s3的溶劑熱的反應(yīng)條件為80℃下反應(yīng)20小時(shí)。

8.一種如權(quán)利要求1或2所述的mof限域的金屬氧化物納米酶在抗壞血酸檢測(cè)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于納米酶材料制備和比色檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種MOF限域的金屬氧化物納米酶及其制備方法和在抗壞血酸檢測(cè)中的應(yīng)用。所述MOF限域的金屬氧化物納米酶是ZnIrOx團(tuán)簇和ZnIrMOFs形成的復(fù)合物，呈現(xiàn)納米片形貌，所述ZnIrOx團(tuán)簇均一生長(zhǎng)于ZnIrMOFs表面。所述的MOF限域的金屬氧化物納米酶可以通過(guò)催化H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;氧化luminol的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗壞血酸的高靈敏和特異性檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：閻孟霞,辛建會(huì),王竹青,羅鑫,于雪,王金娥,莫江洋,付雨欣,桂凱欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德州學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9